Jonctions SIS en Nb/Al2O3/Nb pour des récepteurs en radioastronomie millimétrique et submillimétrique
Résumé
To prepare radioastronomical missions on satellites, a balloon-borne experiment called PRONAOS-SMH is being developped under the responsability of the Centre National d'Etudes Spatiales. The 380 GHz SIS receiver is entirely prepared in our laboratory. The description of this project is made in the introduction. The first part explains the bases of the superconductivity, the Josephson effect and the SIS mixers. These concepts are very usefull to understand how the whole SIS receiver works. Then, the machines used for the junctions fabrications are described in a second part: the basic principles of evaporation, sputtering, etching and opticallithography are explained. A process of trilayer deposition to obtain small Nb/Al-AIOx/Nb SIS junctions (1 micron square) with excellent I/V characteristics, good reliability and high current densities is explained in the third part. To optimize this process, it has been usefull to develop several studies which are exposed here. The integration of these junctions in millimeter and submillimeter receivers is described in the part IV. The first results obtained with the 380 GHz receiver are promising : DSB receiver noise is 310K at 374GHz.
Pour préparer les futures missions sur satellites en radioastronomie, le CNES est responsable d'un projet de ballon stratosphérique appelé PRONAOS-SMH pour lequel notre laboratoire doit construire le récepteur à 380 GHz. Ce projet est décrit dans l'introduction. Dans le premier chapitre, j'expose les bases de la supraconductivité, de l'effet Josephson et du fonctionnement du mélangeur SIS. Le chapitre II développe la technologie utilisée pour la fabrication des jonctions SIS: les principes de l'évaporation, de la pulvérisation, de la gravure et de la photolithographie y sont expliqués. Le troisième chapitre est plus particulièrement consacré à la description et à l'optimisation du procédé de fabrication des jonctions en Nb/AI-A1Ox/Nb. Des jonctions fiables de petite dimension (1 micron carré) et de forte densité de courant sont obtenues. Les études nécessaires pour parvenir à ce résultat sont détaillées. L'intégration de ces jonctions dans des récepteurs millimétriques et submillimétriques est décrite dans le chapitre IV. Les premiers résultats obtenus dans le récepteur à 380 GHz sont prometteurs : une température de bruit de 310 K DSB pour le récepteur dans son ensemble a été mesurée à 374 GHz.